DE102006027682B3 - Integrated circuit arrangement and method for operating an integrated circuit arrangement - Google Patents

Integrated circuit arrangement and method for operating an integrated circuit arrangement Download PDF

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Abstract

Eine integrierte Schaltungsanordnung umfasst eine Testleitung (2) und einen Testsignalgenerator (1), der an die Testleitung (2) gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Testsignal (S) auf die Testleitung (2) zu geben. Des Weiteren ist eine Vergleichseinheit (3) mit einem Eingang zum Anlegen eines Taktsignals (T) vorgesehen, die an die Testleitung (2) gekoppelt ist und ausgebildet ist, eine Laufzeit (L) des Testsignals (S) über die Testleitung (2) zu detektieren und zu überprüfen, ob das Taktsignal (T) und die Laufzeit (L) in einem vorgegebenen Zusammenhang stehen.An integrated circuit arrangement comprises a test line (2) and a test signal generator (1), which is coupled to the test line (2) and is designed to give a test signal (S) to the test line (2). Furthermore, a comparison unit (3) with an input for applying a clock signal (T) is provided, which is coupled to the test line (2) and is designed to supply a transit time (L) of the test signal (S) via the test line (2) detect and check whether the clock signal (T) and the transit time (L) are in a predetermined relationship.

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung, um die Frequenz eines Taktsignals zu überprüfen, und ein Verfahren zum Betreiben solch einer Schaltungsanordnung.The The invention relates to an integrated circuit arrangement to the Frequency of a clock signal to check, and a method of operating such a circuit arrangement.

Bei Mikrocontrollern für sicherheitsrelevante Anwendungen ist häufig eine schaltungsinterne Taktsignalgenerierung vorgesehen. Alternativ dazu kann zum Betreiben des entsprechenden Chips auch ein externes Taktsignal an dafür vorgesehene Schnittstellen angelegt werden. Ein externes Taktsignal wird beispielsweise auch zur Kommunikation mit dem Chip verwendet.at Microcontrollers for Safety-relevant applications are often an internal circuit Clock signal generation provided. Alternatively, to operate the corresponding chip also has an external clock signal to it Interfaces are created. An external clock signal becomes, for example also used for communication with the chip.

Vorteil der internen Taktsignalgenerierung ist, dass diese den Betrieb des Chips bei hohen Frequenzen ermöglicht, auch wenn die extern, beispielsweise zur Kommunikation, angelegte Taktfrequenz niedriger ist.advantage The internal clock signal generation is that this operation of the Allows chips at high frequencies, even if the externally, for example, for communication, created Clock frequency is lower.

Des Weiteren schützt die interne Taktsignalgenerierung vor einem Angriff. Einerseits ist bei einer Schaltungsanordnung mit einer internen Taktsignalgenerierung die Synchronisation von angelegten Signalen zum Zwecke des Angriffs schwierig. Andererseits ist es nicht ohne weiteres möglich, den internen Takt im Rahmen des Angriffs zu verringern.Of Further protects the internal clock signal generation before an attack. On the one hand is in a circuit arrangement with an internal clock signal generation the synchronization of applied signals for the purpose of attack difficult. On the other hand, it is not readily possible, the reduce internal clock in the context of the attack.

Nachteil solch einer Schaltungsanordnung mit interner Taktsignalgenerierung ist die Schwierigkeit, die Taktfrequenz des internen Taktsignals zu testen.disadvantage such a circuit arrangement with internal clock signal generation is the difficulty of the clock frequency of the internal clock signal to test.

Bisher wird die Taktfrequenz durch einen Vergleich mittels zweier Frequenzsensoren detektiert. Der eine Frequenzsensor detektiert hinsichtlich einer unteren Grenzfrequenz und der andere Frequenzsensor detektiert hinsichtlich einer oberen Grenzfrequenz. Nachteil dieser Anordnung ist, dass beide Frequenzsensoren das Ziel eines Angriffs sein können. Weiterer Nachteil ist, dass mit den Frequenzsensoren auch eine entsprechend höhere Stromaufnahme der Schaltung einhergeht.So far the clock frequency is compared by means of two frequency sensors detected. The one frequency sensor detects with respect to lower limit frequency and the other frequency sensor detected in terms an upper limit frequency. Disadvantage of this arrangement is that both Frequency sensors can be the target of an attack. Another disadvantage is that with the frequency sensors also a correspondingly higher power consumption the circuit goes along.

Ein anderer Ansatz, den internen Takt zu überprüfen, umfasst, diesen mit einem externen Takt zu vergleichen. Hierfür ist ein Register vorgesehen. Solch eine Anordnung schützt aber nicht gegen einen Angriff, bei dem die Frequenz des externen Takts verringert wird, was einfach möglich ist. Denn dadurch wird auch die Frequenz des internen Takts verringert.One another approach to checking the internal clock involves this with a to compare external clock. For this purpose, a register is provided. Such protects an arrangement but not against an attack in which the frequency of the external Takts is reduced, which is easily possible. Because it will also reduces the frequency of the internal clock.

Aus der US 2005/0218401 A1 ist eine Anordnung mit einer Testleitung, einem Testsignalgenerator und einer Vergleichseinheit bekannt, bei der die Laufzeit des Testsignals über die Testleitung mittels eines Laufzeitvergleichs eines Taktsignals über eine Referenzstrecke bestimmt wird.From the US 2005/0218401 A1 an arrangement with a test line, a test signal generator and a comparison unit is known, in which the transit time of the test signal is determined via the test line by means of a transit time comparison of a clock signal over a reference distance.

Aus der DE 19938060 A1 ist eine Testeinrichtung bekannt, deren Funktionsweise auf Laufzeitvergleichen basiert. Aus der EP 1182702 A1 ist ein so genanntes aktives Schild bekannt, bei dem Signale über Testleitungen übertragen werden.From the DE 19938060 A1 a test device is known whose operation is based on runtime comparisons. From the EP 1182702 A1 is a so-called active shield known in which signals are transmitted via test lines.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum zuverlässigen Überprüfen einer Taktfrequenz bereitzustellen sowie ein Verfahren zum Betreiben solch einer Schaltungsanordnung vorzusehen.It Object of the invention, a circuit arrangement for reliably checking a Clock frequency provide and a method for operating such to provide a circuit arrangement.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen.The solution The object is achieved by a circuit arrangement and a method according to the siblings Claims.

Die integrierte Schaltungsanordnung umfasst eine Testleitung und einen Testsignalgenerator, der an die Testleitung gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Testsignal auf die Testleitung zu geben. Die Schaltungsanordnung umfasst ferner eine Vergleichseinheit mit einem Eingang zum Anlegen eines Taktsignals, wobei die Vergleichseinheit an die Testleitung gekoppelt ist und ausgebildet ist, eine Laufzeit des Testsignals über die Testleitung zu detektieren und zu überprüfen, ob das Taktsignal und die Laufzeit in einem vorgegebenen Zusammenhang stehen. Die Vergleichseinheit detektiert, ob die Laufzeit des Signals über die Testleitung mindestens ein vorgegebenes erstes Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals ist und maximal ein vorgegebenes zweites Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals ist.The Integrated circuit arrangement comprises a test line and a Test signal generator which is coupled to the test line and is designed to give a test signal to the test lead. The circuit arrangement further comprises a comparison unit having an input for application a clock signal, wherein the comparison unit to the test line is coupled and is formed, a duration of the test signal on the Test line to detect and check if the clock signal and the term are in a given context. The comparison unit Detects whether the running time of the signal via the test line at least is a predetermined first multiple of the clock period of the clock signal and a maximum of a predetermined second multiple of the clock duration of the Clock signal is.

Dieser Vergleich hat den Vorteil, dass sich mit zunehmender Länge der Leitung der relative Fehler durch Fehlanpassung der Leitung oder Messfehler verringert.This Comparison has the advantage that with increasing length of the Conduction of relative errors due to line or mismatch Measurement error reduced.

Der vorgegebene Zusammenhang, beispielsweise eine Laufzeit, die das Signal über die Testleitung benötigen soll, wird durch ein Speichermittel oder über einen Eingang an der Vergleichseinheit bereitgestellt.Of the given context, for example, a duration that the Signal over need the test line is, is by a storage means or via an input to the comparison unit provided.

Vorteil dieser Anordnung ist, dass ein Referenzsignal zum Vergleich mit dem Taktsignal in einem von der Taktsignalgenerierung unabhängigen Teil der Schaltungsanordnung generiert wird. Hierbei dient die Laufzeit des Testsignals über die Testleitung als Referenz.advantage This arrangement is that a reference signal for comparison with the clock signal in a part independent of the clock signal generation the circuit arrangement is generated. Here is the term of the test signal the test lead as reference.

Dieser Ansatz basiert auf der sehr stabilen und von der Funktion der Schaltung unabhängigen Laufzeit über die Testleitung. Die Laufzeit hängt von der Länge der Testleitung ab.This Approach is based on the very stable and on the function of the circuit independent term over the Test line. The duration depends of the length the test line.

Vorteilhafterweise umfasst die Vergleichseinheit einen Zähler, dessen Öffnungszeit von der Laufzeit des Signals gesteuert wird. Während der Öffnungszeit werden Takte des eingangseitig an der Vergleichseinheit anliegenden Taktsignals gezählt werden, d.h. während das Testsignal über die Testleitung läuft werden die Takte gezählt. Auf diese Weise ist ein einfacher Vergleich möglich, indem die Anzahl der gezählten Takte mit einem vorgegebenem Vergleichswert oder einem Vergleichswertebereich verglichen werden.Advantageously, the comparison unit comprises a counter whose opening time is controlled by the duration of the signal. During the opening time, clocks of the input side of the Counting unit adjacent clock signal to be counted, ie while the test signal is running on the test line, the clocks are counted. In this way, a simple comparison is possible by comparing the number of counted clocks with a predetermined comparison value or a comparison value range.

Die Testleitung kann hin und her verlaufend beziehungsweise mäanderförmig angeordnet werden, um die erforderlicher Länge der Testleitung auf einem begrenzten Raum anzuordnen.The Test line can be arranged running back and forth or meandering be to the required length to place the test lead on a limited space.

Vorteilhafterweise ist die Testleitung in einer oberen Schicht der integrierten Schaltungsanordnung angeordnet. Auf diese Weise bedeckt die Testleitung die darunter liegende restliche Schaltungsanordnung und verhindert visuelle Spähangriffe auf deren Funktionsweise. Diese Anordnung der Testleitung bildet ein Schild aus. Zum Ausspionieren der Schaltungsanordnung ist es in diesem Fall erforderlich, die Testleitung zu manipulieren, beispielsweise durch Überbrückung der Testleitung und Abtragen der überbrückten Bereiche. Eine damit einhergehende Veränderung der Laufzeit, wird durch Vergleich mit dem vorgegebenen Vergleichswert festgestellt und lässt auf einen Angriff schließen. Selbstverständlich werden auch Unterbrechungen der Testleitung, anhand des nicht mehr detektierbaren Testsignals, das auf die Testleitung gegeben worden ist, detektiert.advantageously, is the test line in an upper layer of the integrated circuit arranged. In this way, the test line covers the underneath lying residual circuitry and prevents visual Spähangriffe on their functioning. This arrangement of the test line forms a sign out. It is for spying on the circuit In this case, it is necessary to manipulate the test line, for example by bridging the test line Test lead and ablation of the bridged areas. An accompanying change the runtime, is compared with the given comparison value determined and lets to close an attack. Of course will also interrupt the test lead, based on the no more detectable test signal that has been put on the test lead is detected.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Testleitung als Teil eines aktiven Schildes ausgebildet. In diesem Fall kann nicht nur das Testsignal zur Bestimmung der Laufzeit über die Testleitung gegeben werden. Vielmehr werden, insbesondere während des Betriebs der Schaltungsanordnung, weitere Testsignale über die Testleitung gegeben und detektiert. Anhand eines Unterschieds zwischen dem aufgeprägten Signal und dem detektierten Signal lässt sich auf einen Angriff schließen. Geeignete Testsignale für solch eine Ausgestaltung sind beispielsweise Zufallsfolgen oder vorgegebene Bitmuster.In a particularly advantageous embodiment is the test line formed as part of an active shield. In this case can not just the test signal for determining the transit time over the Test lead to be given. Rather, especially during the Operation of the circuit arrangement, further test signals over the Test lead given and detected. Based on a difference between the imprinted Signal and the detected signal settles on an attack shut down. Suitable test signals for such an embodiment are, for example, random sequences or predetermined bit patterns.

Vorteilhafterweise ist die Vergleichseinheit derart an den Taktsignalgenerator gekoppelt, dass die Taktfrequenz auf eine Referenztaktfrequenz, die sich aus der Laufzeit ergibt, geregelt wird. Solch eine Regelung kann erfolgen, indem ein Steuersignal von der Vergleichseinheit bereitgestellt wird, das Informationen enthält, ob die momentane Taktfrequenz höher oder niedriger als die vorgegebene Referenztaktfrequenz ist.advantageously, the comparison unit is so coupled to the clock signal generator, that the clock frequency is based on a reference clock frequency maturity is regulated. Such a regulation can take place by providing a control signal from the comparison unit which contains information, whether the current clock frequency higher or lower than the predetermined reference clock frequency.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überprüfen der Taktfrequenz eines Taktsignals umfasst folgende Schritte:

  • – Übertragen eines Testsignals über eine Testleitung,
  • – Detektieren einer Laufzeit des Testsignals und
  • – Überprüfen, ob das Taktsignal und die Laufzeit in einem vorgegebenen Zusammenhang stehen. Kennzeichnenderweise wird detektiert, ob die Laufzeit mindestens ein vorgegebenes erstes Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals ist und maximal ein vorgegebenes zweites Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals ist. Da beim Verfahren detektiert wird, ob die Taktdauer des Taktsignals ein Vielfaches der Laufzeit ist, können auch hohe Taktfrequenzen mit guter Genauigkeit geprüft werden.
The method according to the invention for checking the clock frequency of a clock signal comprises the following steps:
  • Transmitting a test signal via a test line,
  • - Detecting a running time of the test signal and
  • - Check whether the clock signal and the runtime are in a given context. Significantly, it is detected whether the delay is at least a predetermined first multiple of the clock duration of the clock signal and a maximum of a predetermined second multiple of the clock duration of the clock signal. Since the method detects whether the clock duration of the clock signal is a multiple of the delay, even high clock frequencies can be checked with good accuracy.

Vorteilhafte Schaltungsanordnungen ergeben sich aus den untergeordneten Patentansprüchen.advantageous Circuit arrangements result from the subordinate claims.

Auf einfache Weise lässt sich das Detektieren bewerkstelligen, indem die Anzahl der Takte während der Laufzeit gezählt werden.On easy way lets Detecting can be accomplished by the number of bars while the runtime counted become.

Anhand des Testsignals und seiner Laufzeit sind Rückschlüsse darüber möglich, ob die Testleitung hinsichtlich ihrer Länge manipuliert oder unterbrochen worden ist.Based the test signal and its duration are possible conclusions about whether the test line in terms of their length has been manipulated or interrupted.

Anhand der Laufzeit wird vorteilhafterweise die Taktfrequenz des Taktsignals gesteuert, da darin auch Informationen enthalten sind, ob die momentane Taktsignalfrequenz über- oder unterhalb des vorgegebenen Wertes liegt.Based the delay advantageously becomes the clock frequency of the clock signal Controlled, since it also contains information, whether the current Clock signal frequency above or below the predetermined value is.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erklärt.following the invention with reference to the drawing based on embodiments explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein schematisches Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer integrierten Schaltungsanordnung, 1 1 is a schematic circuit diagram of a first embodiment of an integrated circuit arrangement,

2 Signalverläufe von Signalen innerhalb der Schaltungsanordnung und 2 Waveforms of signals within the circuit and

3 ein schematisches Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer integrierten Schaltungsanordnung. 3 a schematic diagram of a second embodiment of an integrated circuit arrangement.

1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer integrierten Schaltungsanordnung zur Überprüfung eines Taktsignals T. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Testsignalgenerator 1. Dieser Testsignalgenerator 1 ist an eine Testleitung 2 gekoppelt. Ferner ist eine Vergleichseinheit 3 vorgesehen, die an den Testsignalgenerator 1 und an die Testleitung 2 gekoppelt ist. 1 shows a schematic diagram of an integrated circuit arrangement for checking a clock signal T. The circuit arrangement comprises a test signal generator 1 , This test signal generator 1 is to a test lead 2 coupled. Further, a comparison unit 3 provided to the test signal generator 1 and to the test line 2 is coupled.

Der Testsignalgenerator 1 generiert ein Testsignal S, das auf die Testleitung 2 gegeben wird. Auf Grund einer endlichen Laufzeit des Testsignals S über die Testleitung 2 wird das Testsignal S von der Vergleichseinheit 3 erst nach einer endlichen Zeit detektiert. Der Zeitunterschied zwischen dem Aufprägen des Testsignals S auf den Anfang P_S1 der Testleitung 2 und der Detektion am Ende P_S2 der Testleitung 2 wird als Laufzeit bezeichnet. Die Laufzeit des Testsignals S hängt von der Länge der Testleitung 2 ab.The test signal generator 1 generates a test signal S, that on the test line 2 is given. Due to a finite duration of the test signal S via the test line 2 becomes the test signal S from the comparison unit 3 only detected after a finite time. The time difference between the imposition of the test signal S on the beginning P_S1 of the test line 2 and the detection at the end P_S2 of the test line 2 is called runtime. The transit time of the test signal S depends on the length of the test line 2 from.

Je länger die Testleitung 2 ist, desto größer ist die Laufzeit. Je länger die Laufzeit ist, desto weniger fallen Messfehler und systemimmanente Schwankungen der Laufzeit ins Gewicht. Somit ist es vorteilhaft, dass die Laufzeit- als Referenzsignal – möglichst groß ist. Dies geht mit einer langen Testleitung 2 einher. Solch eine lange Testleitung 2 lässt sich beispielsweise auf einem integrierten Schaltkreis ausbilden, indem die Testleitung 2 hin und her beziehungsweise mäanderförmig verläuft. Dieses ist in 1 angedeutet.The longer the test lead 2 is, the greater the runtime. The longer the runtime, the less measurement errors and system-inherent variations in runtime are involved. Thus, it is advantageous that the term as reference signal - is as large as possible. This goes with a long test lead 2 associated. Such a long test lead 2 can be formed, for example, on an integrated circuit by the test line 2 runs back and forth or meandering. This is in 1 indicated.

Des Weiteren ist in der Schaltungsanordnung in 1 ein Taktsignalgenerator 4 vorgesehen, der ein Taktsignal T ausgibt, das der Vergleichseinheit 3 zugeführt wird.Furthermore, in the circuit arrangement in 1 a clock signal generator 4 provided which outputs a clock signal T, that of the comparison unit 3 is supplied.

Der Taktsignalgenerator 4 stellt das Taktsignal T nicht nur der Vergleichseinheit 3 bereit, sondern auch einer Vielzahl weiterer Schaltungseinheiten innerhalb der integrierten Schaltung, auf deren Darstellung in 1 verzichtet worden ist. Der interne Betrieb und die Kommunikation der Schaltungseinheiten erfolgt mit diesem internen Takt T.The clock signal generator 4 not only sets the clock signal T to the comparison unit 3 ready, but also a variety of other circuit units within the integrated circuit, their representation in 1 has been omitted. The internal operation and the communication of the circuit units takes place with this internal clock T.

Inwiefern die Taktfrequenz des Taktsignals T einer vorgegebenen Taktfrequenz entspricht, lässt sich durch einen Vergleich des Taktsignals T und der Laufzeit des Testsignals S ermitteln. Dieses wird im Folgenden erläutert.In what way the clock frequency of the clock signal T a predetermined clock frequency corresponds, can be by a comparison of the clock signal T and the transit time of the test signal Determine S This will be explained below.

2 zeigt beispielhafte Zusammenhänge zwischen dem Testsignal S und dem Taktsignal T. 2 shows exemplary relationships between the test signal S and the clock signal T.

Als Signal S1 ist der zeitliche Verlauf des Testsignals S am Anfang der Testleitung 2 dargestellt. Dieser Ort ist in 1 mit dem Referenzzeichen P_S1 gekennzeichnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Testsignal S um einen Impuls oder um eine Sprungfunktion, da sich Flanken leicht detektieren lassen.The signal S1 is the time profile of the test signal S at the beginning of the test line 2 shown. This place is in 1 marked with the reference symbol P_S1. For example, the test signal S is a pulse or a jump function, since edges can be easily detected.

Als Signal S2 ist der zeitliche Verlauf des Testsignals S am Ende der Testleitung, das von der Vergleichseinheit nach dem Durchlaufen der Testleitung 2 detektiert wird, dargestellt. Dieser Ort ist in 1 mit dem Referenzzeichen PS_2 gekennzeichnet. Auf Grund der Laufzeitverzögerung über die Testleitung 2 ergibt sich zwischen den Flanken des Signals S1 und des Signals S2 eine Zeitdifferenz L.The signal S2 is the time profile of the test signal S at the end of the test line, that of the comparison unit after passing through the test line 2 is detected, shown. This place is in 1 marked with the reference character PS_2. Due to the propagation delay over the test line 2 there is a time difference L between the edges of the signal S1 and the signal S2.

2 zeigt ferner zwei beispielhafte Taktsignale T1 und T2, die sich in ihrer Pulsdauer TT1 beziehungsweise TT2 und in ihrer Periode D1 beziehungsweise D2 unterscheiden. Üblicherweise ist die Pulsdauer des Taktsignals T sehr viel geringer als die Laufzeit L. Dieses ist in 2 nur angedeutet. 2 also shows two exemplary clock signals T1 and T2, which differ in their pulse duration TT1 or TT2 and in their period D1 or D2. Usually, the pulse duration of the clock signal T is much less than the delay L. This is in 2 only hinted.

Die Vergleichseinrichtung 3 überprüft, ob das Taktsignal T in einem gegebenen Zusammenhang zur Laufzeit L steht. Daraus lässt sich schließen, ob die Taktfrequenz des Taktsignals T die vorgegebenen Anforderungen erfüllt oder möglicherweise ein Angriff vorliegt.The comparison device 3 checks whether the clock signal T is in a given context at runtime L. From this it can be concluded whether the clock frequency of the clock signal T fulfills the given requirements or possibly an attack is present.

Zur Überprüfung sind verschiedene Ansätze möglich. Beispielsweise kann überprüft werden, ob eine vorgegebene Anzahl von Pulsen des Taktsignals T innerhalb der Laufzeit L bereitgestellt wird. Wenn Schwankungen der Taktfrequenz toleriert werden, kann überprüft werden, ob sich die Anzahl der Pulse innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Der vorgegebene Vergleichswert beziehungsweise der Vergleichswertebereich ist in einem Register 10 gespeichert.For verification different approaches are possible. For example, it can be checked whether a predetermined number of pulses of the clock signal T is provided within the transit time L. If fluctuations in the clock frequency are tolerated, it can be checked whether the number of pulses is within specified limits. The predetermined comparison value or the comparison value range is in a register 10 saved.

Alternativ kann insbesondere bei geringeren Unterschieden zwischen der Pulsdauer und der Laufzeit ermittelt werden, ob ein vorgegebenes, beispielsweise ganzzahliges, Vielfaches der Pulsdauer innerhalb der Laufzeit ist. Dieses wäre beim Signal T1 der Fall, indem genau zwei Perioden D1 innerhalb der Laufzeit L sind.alternative especially with smaller differences between the pulse duration and the term are determined, whether a predetermined, for example integer, multiple of the pulse duration within the term is. This would be at the signal T1 the case by exactly two periods D1 within the term L are.

Beim Signal T2 ist die Periode D2 länger, sodass es nicht möglich ist, zwei Perioden D2 innerhalb der Laufzeit L zu detektieren.At the Signal T2 is the period D2 longer, so it's not possible is to detect two periods D2 within the term L.

Natürlich ist auch eine mittelbare Messung der Anzahl der Takte während der Laufzeit denkbar, indem abhängig von der Laufzeit ein Referenzsignal erzeugt wird, das beispielsweise einem Integrator zugeführt wird.of course is also an indirect measurement of the number of cycles during the Runtime conceivable by being dependent from the term a reference signal is generated, for example supplied to an integrator becomes.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung als schematisches. Schaltbild in perspektivischer Darstellung. 3 shows a further embodiment of the circuit arrangement as a schematic. Circuit diagram in perspective view.

Gleiche Bezugzeichen geben gleiche Anordnungsteile an. Zur Vermeidung von Wiederholungen erfolgt keine mehrfache Beschreibung übereinstimmender Anordnungen.Same Reference numerals indicate the same arrangement parts. To avoid Repetitions no duplicate description is consistent Arrangements.

Die in 3 dargestellte Schaltungsanordnung umfasst zwei Leiterbahn- oder Metallisierungsebenen. Natürlich ist es auch denkbar, dass eine integrierte Schaltungsanordnung noch weitere Ebenen umfasst. In der obersten Ebene ist die Testleitung 2 als Schild angeordnet, sodass Bereiche der Testleitung 2 dicht benachbart sind und hin und her verlaufen und die darunter liegende Schaltungsanordnung bedecken. Im vom Schild geschützten Bereich verlaufen Abschnitte der Testleitung 2 eng benachbart, um die darunter liegenden Bereiche zu schützen. Durch diese Anordnung wird der Schildeffekt erzielt.In the 3 illustrated circuitry includes two trace or metallization levels. Of course, it is also conceivable that an integrated circuit arrangement includes even more levels. At the top level is the test lead 2 arranged as a shield so that areas of the Testlei tung 2 are closely adjacent and run back and forth and cover the underlying circuitry. In the area protected by the shield sections of the test line run 2 closely adjacent to protect the underlying areas. By this arrangement, the shield effect is achieved.

Um einen Angriff auf die darunter liegenden Schaltungsbereiche 5, 6 durchzuführen, müsste die Testleitung 2 entweder durchtrennt oder überbrückt werden. Ersteres ginge mit einer Veränderung der Laufzeit L einher. Letzteres ließe das Detektieren der Laufzeit unmöglich werden. Im erstgenannten Fall stellt sich fast zwangsläufig eine Differenz zur detektierten Taktfrequenz ein, da es äußerst schwierig ist die Testleitungslänge 2 und den Takt in aufeinander angepasste Weise zu manipulieren. Der Unterschied zwischen der Laufzeit L und der internen Taktfrequenz lässt auf einen Angriff schließen.To attack the underlying circuitry areas 5 . 6 would need to run the test line 2 either severed or bridged. The former would go hand in hand with a change in the running time L. The latter would make the detection of the term impossible. In the former case, there is almost inevitably a difference to the detected clock frequency, since it is extremely difficult the test line length 2 and to manipulate the clock in an adapted manner. The difference between the runtime L and the internal clock frequency suggests an attack.

In solch einem Fall kann die Schaltungsanordnung ausgebildet sein, geeignete Gegenmaßnahmen, beispielsweise ein Neustarten oder das Durchführen geeigneter Abwehraktionen, z. B. Löschen von Registern, durchzuführen.In such a case, the circuit arrangement may be formed suitable countermeasures, for example, restarting or performing appropriate defensive actions, z. B. Delete from Registers, perform.

Neben den weiteren Schaltungseinheiten 5, 6, die unterhalb der Ebene mit der Testleitung 2 angeordnet sind, umfasst die Schaltungsanordnung auch einen Signalgenerator 8. Mit dem Signalgenerator 8 können weitere Signale über die Testleitung 2 gegeben werden, beispielsweise Zufallsfolgen. Ein Unterschied zwischen den aufgeprägten Signalen und den detektierten Signalen lässt auf einen Angriff schließen. Durch diese Anordnung wird ein aktives Schild ausgebildet.In addition to the other circuit units 5 . 6 that is below the level with the test lead 2 are arranged, the circuit arrangement also comprises a signal generator 8th , With the signal generator 8th can send more signals via the test line 2 be given, for example, random sequences. A difference between the impressed signals and the detected signals indicates an attack. By this arrangement, an active shield is formed.

Natürlich ist es auch denkbar, mittels der Testleitung 2 einen externen Takt zu überwachen. In diesem Fall ist ein Anschluss 9 zum Anlegen des externen Takts an die Vergleichseinrichtung 3 gekoppelt.Of course it is also possible, by means of the test line 2 to monitor an external clock. In this case is a connection 9 for applying the external clock to the comparator 3 coupled.

Das Ausführungsbeispiel der Vergleichseinrichtung 3 umfasst einen Zähler 11, dessen Gate-Zeit oder Öffnungszeit durch die Laufzeit über die Testleitung 2 vorgegeben wird. Während der Laufzeit L werden die Taktzyklen des angelegten Taktsignals T im Zähler 11 summiert. Falls der Zähler 11 eine zu hohe oder niedrige Zahl nach Ablauf der Öffnungszeit ausgibt, wird beispielsweise ein Alarm ausgelöst oder es wird ein Register gesetzt, um dieses Ereignis anzuzeigen.The embodiment of the comparison device 3 includes a counter 11 , its gate time or opening time by the transit time over the test line 2 is given. During the run time L, the clock cycles of the applied clock signal T in the counter 11 summed. If the counter 11 If, for example, it is too high or low after the opening time has elapsed, an alarm is triggered or a register is set to indicate this event.

Das Ergebnis des Laufzeitvergleichs kann auch dazu dienen, die Taktfrequenz des vom Taktsignalgenerator 4 bereitgestellten Taktsignals T auf die vorgegebene Taktfrequenz zu regeln. In diesem Fall dient die Anzahl der Takte als Information, inwiefern die momentane Taktfrequenz von der vorgegebenen abweicht. Die Vergleichseinheit kann ausgebildet sein, den Taktsignal in Abhängigkeit dieser Information zu regeln oder die Information als Regelsignal einer entsprechenden Regeleinrichtung bereitzustellen.The result of the runtime comparison can also serve to the clock frequency of the clock signal generator 4 provided clock signal T to the predetermined clock frequency. In this case, the number of clocks is used as information as to how the current clock frequency deviates from the given one. The comparison unit may be designed to regulate the clock signal as a function of this information or to provide the information as a control signal to a corresponding control device.

11
TestsignalgeneratorTest signal generator
22
Testleitungtest line
33
Vergleichseinheitcomparing unit
44
TaktsignalgeneratorClock signal generator
5, 65, 6
Schaltungseinheitencircuit units
88th
Signalgeneratorsignal generator
99
Anschlussconnection
1010
Registerregister
1111
Zählercounter
S, S1, S2S, S1, S2
Signalsignal
T, T1, T2T T1, T2
Taktsignalclock signal
LL
Laufzeitrunning time
P_S1P_S1
TestleitungsanfangTest line beginning
P_S2P_S2
TestleitungsendeTest cable end
D1, D2D1, D2
Periodeperiod
TT1, TT2TT1, TT2
Pulsdauerpulse duration
tt
ZeitTime

Claims (14)

Integrierte Schaltungsanordnung mit – einer Testleitung (2), – einem Testsignalgenerator (1), der an die Testleitung (2) gekoppelt ist und ausgebildet ist, ein Testsignal (S) auf die Testleitung (2) zu geben und – einer Vergleichseinheit (3) mit einem Eingang zum Anlegen eines Taktsignals (T), wobei die Vergleichseinheit (3) an die Testleitung (2) gekoppelt ist und ausgebildet ist, eine Laufzeit (L) des Testsignals (S) über die Testleitung (2) zu detektieren und zu überprüfen, ob das Taktsignal (T) und die Laufzeit (L) in einem vorgegebenen Zusammenhang stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit (3) detektiert, ob die Laufzeit (L) mindestens ein vorgegebenes erstes Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals (T) ist und maximal ein vorgegebenes zweites Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals (T) ist.Integrated circuit arrangement with - a test line ( 2 ), - a test signal generator ( 1 ), to the test line ( 2 ) and is adapted to apply a test signal (S) to the test line ( 2 ) and - a comparison unit ( 3 ) with an input for applying a clock signal (T), wherein the comparison unit ( 3 ) to the test line ( 2 ) and is configured, a transit time (L) of the test signal (S) via the test line ( 2 ) and to check whether the clock signal (T) and the transit time (L) are in a predetermined relationship, characterized in that the comparison unit ( 3 ) detects whether the transit time (L) is at least a predetermined first multiple of the clock duration of the clock signal (T) and a maximum of a predetermined second multiple of the clock duration of the clock signal (T). Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit (3) einen Zähler (11) umfasst, der die Anzahl der Takte des Taktsignals (T) während der Laufzeit (L) des Testsignals (S) zählt.Integrated circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the comparison unit ( 3 ) a counter ( 11 ) which counts the number of clocks of the clock signal (T) during the runtime (L) of the test signal (S). Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinheit (3) überprüft, ob die gezählten Takte mit einem Vergleichswert übereinstimmen oder innerhalb eines vorgegebenen Vergleichswertebereichs liegen.Integrated circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the comparison unit ( 3 ) checks whether the counted clocks match a comparison value or are within a predetermined comparison value range. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Register (10) zum Bereitstellen des Vergleichswertes oder des Vergleichswertebereichs für die Vergleichseinheit (3) vorgesehen ist.Integrated circuit arrangement according to An claim 3, characterized in that a register ( 10 ) for providing the comparison value or the comparison value range for the comparison unit ( 3 ) is provided. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Testleitung (2) hin und her verlaufend angeordnet ist.Integrated circuit arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the test line ( 2 ) is arranged to run back and forth. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Testleitung (2) in einer oberen Leitungsschicht der integrierten Schaltungsanordnung angeordnet ist.Integrated circuit arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the test line ( 2 ) is disposed in an upper conductive layer of the integrated circuit device. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Testleitung (2) als Teil eines aktiven Schildes ausgebildet ist.Integrated circuit arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the test line ( 2 ) is formed as part of an active shield. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Taktsignalgenerator, der das Taktsignal (T) generiert, (4) an die Vergleichseinheit (3) gekoppelt ist.Integrated circuit arrangement according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a clock signal generator which generates the clock signal (T) ( 4 ) to the comparison unit ( 3 ) is coupled. Integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz des Taktsignals (T) durch die Vergleichseinheit (3) geregelt ist.Integrated circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the clock frequency of the clock signal (T) by the comparison unit ( 3 ) is regulated. Integrierte Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Anschluss (9) zum Anlegen eines externen Taktsignals, der an die Vergleichseinheit (3) gekoppelt ist.Integrated circuit arrangement according to one of Claims 1 to 9, characterized by a connection ( 9 ) for applying an external clock signal to the comparison unit ( 3 ) is coupled. Verfahren zum Überprüfen einer Taktsignalfrequenz eines Taktsignals (T), umfassend – Übertragen eines Testsignals (S) über eine Testleitung (2), – Detektieren einer Laufzeit (T) des Testsignals (S) und – Überprüfen, ob das Taktsignal (T) und die Laufzeit (L) in einem vorgegebenen Zusammenhang stehen, dadurch gekennzeichnet, dass detektiert wird, ob die Laufzeit (L) mindestens ein vorgegebenes erstes Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals (T) ist und maximal ein vorgegebenes zweites Vielfaches der Taktdauer des Taktsignals (T) ist.Method for checking a clock signal frequency of a clock signal (T), comprising - transmitting a test signal (S) via a test line ( 2 ), - detecting a transit time (T) of the test signal (S) and - checking whether the clock signal (T) and the transit time (L) are in a predetermined relationship, characterized in that it is detected whether the transit time (L) at least a predetermined first multiple of the clock duration of the clock signal (T) and a maximum of a predetermined second multiple of the clock duration of the clock signal (T) is. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Takte während der Laufzeit (L) gezählt wird.Method according to claim 11, characterized in that that the number of bars during the running time (L) counted becomes. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die gezählten Takte mit einem Vergleichswert übereinstimmen oder innerhalb eines vorgegebenen Vergleichswertebereichs liegen.Method according to claim 12, characterized in that that is being checked whether the counted bars match a comparison value or within a predetermined comparison value range. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz des Taktsignals (T) in Abhängigkeit der Laufzeit (L) des Testsignals (S) geregelt wird.Method according to one of claims 11 to 13, characterized the clock frequency of the clock signal (T) depends on the transit time (L) of the clock signal Test signal (S) is regulated.
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